DK167076B1 - Krydshoved og stempelstang til en stempelmotor - Google Patents

Description

i DK 167076 B1

Opfindelsen angår et krydshoved og en stempelstang til en totakts stempelmotor omfattende et til plejIstangen fastgjort krydshovedleje af den art, der har en krydshovedtap med et midterafsnit, der over ho-5 vedsagelig hele sin længde er understøttet i lejet, og to endeafsnit, som er lejret i hver sin guidesko, og hvor lejet har en opadvendende udsparing, og krydsho-vedtappen har en flade til understøtning af undersiden af stempelstangens nedre ende, der passerer gennem ud-10 sparingen i lejet, samt en olietilgangsledning, som kan levere olie til en oliefordelingskanal i krydshovedet og er fastholdt i forhold til motorstativet i den ene ende.

Pra store langsomtgående forbrændingsmotorer, 15 såsom fremdrivningsanlæg i skibe eller stationære kraftproducerende anlæg, kendes en ældre motortype med et krydshoved, hvor krydshovedtappen er fastgjort til stempelstangen, ved at en nedefra og op gennem krydshovedtappen gående bolt er skruet op centralt i bunden af 20 stempelstangen. Krydshovedtappen er lejret i to separate krydshovedlejer, der ligger på hver sin side af stempelstangen, og som begge er fastgjort på plejlstan-gen, så at der mellem lejerne er plads til, at en olietilgangsledning er boltet fast midt på krydshovedtappen 25 mellem dennes to søleflader, og at en olieafgangsledning gennem en bæreflange er boltet fast midt på kryds-hovedtappens modsatte side og er sluttet til en sideværts olieafgangsåbning i stempelstangens nedre ende. Olieafgangsledningen er en kort rørstump med lille mas-30 se som leder olien ud til et opslidset rør, som opfanger olien. Dette ældre krydshoved har stor udstrækning i motorens længderetning, fordi det effektive lejeareal ligger helt på hver·sin side af stempelstangen.

Nyere motorer er dimensioneret til næsten dob-35 belt så stort maksimaltryk i arbejdscylinderen, hvilket har medført så store krav til kraftoverføring gennem DK 167076 B1 2 krydshovedet, at dets underpart skal være gennemgående for at have tilstrækkeligt stort areal. Dette har ført til udvikling af et krydshoved af den førstnævnte art, hvor der mellem hvert endeafsnit og midterafsnittet er 5 udformet et overgangsafsnit med tilstrækkelig bredde til at tillade fastgørelse af en olietilgangsledning på overgangsafsnittet. Fra faste kanaler i motorstativet føres smøreolie til krydshovedet gennem olietilgangsledningen, som er fastgjort på det ene overgangs afsnit 10 mellem guideskoen og lejejt, hvorfra en skrå tilgangskanal og flere oliefordelingskanaler i krydshovedtappen leder olien til krydshovedets lejeflader og til oliekanaler i plej Istangen og stempelstangen. Olie ledes til stemplet gennem et i stempelstangen centralt rør og fra 15 stemplet gennem en uden om røret liggende ringformet kanal, der ved stempelstangens fod går over i to adskilte langsgående kanaler, som fortsætter over i krydshovedtappen, hvor de gennem vandrette kanaler munder ud i en fælles afgangsåbning beliggende i det andet 20 overgangsafsnit, hvortil er fastgjort en olieafgangsledning.

Olietilgangsledningen er både fastgjort i forhold til motorstativet og fastgjort i forhold til krydshovedet, og tilgangsledningen skal derfor være i 25 stand til at optage krydshovedets bevægelse i forhold til motorstativet, hvilket medfører, at olietilgangsledningen er af væsentlig kraftigere konstruktion og dermed tungere end den kendte olieafgangsledning, der havde form som en rørstump. Da olietilgangsledningen 30 har forholdsvis stor masse stilles der store krav til styrken af fastgørelsen, som dermed bliver pladskrævende. Den stempelstangsoptagende udsparing i krydshovedets øvre del er sædvenligvis udformet midt på lejet og er afgrænset i aksial retning af to lejeendedele, der 35 forløber rundt langs den øvre del af krydshovedtappens periferi.

DK 167076 B1 3

Et formål med opfindelsen er at anvise et enklere krydshoved, som uden reduktion af lejets bæreevne har mindre udstrækning i motorens længderetning.

Dette opnås med et krydshoved, som ifølge opfin-5 delsen er ejendommeligt ved, at olietilgangsledningen leder til stempelstangens nedre ende ud for en tilgangsåbning, som gennem en kanal i stempelstangen er forbundet med fordelingskanalen i krydshovedet.

Det har overraskende vist sig muligt at anbringe 1 o den forholdsvis kraftige og stive olietilgangsledning på stempelstangens nedre ende, så at overgangsafsnittet på krydshovedtappen kan sløjfes, og endeafsnittet kan sidde i direkte forlængelse af midterafsnittet, hvorved tappens aksiale længde er reduceret med overgangsaf-15 snittets længde. Den kortere krydshovedtap kan enten udnyttes til mindskning af motorens cylinderafstand og dermed af motorens totale indbygningslængde eller til øgning af midterafsnittets længde og dermed krydshovedets bæreareal. Da smøreolien tilføres til stempelstan-20 gen er tilgangskanaler fra tappens endeafsnit til fordelingskanalen ikke længere nødvendige, hvilket forenkler tappens fremstilling.

Stempelstangen kan være udformet med en nedre flange med en sideflade, der i det væsentlige er belig-25 gende i udsparingen i lejet, og i dette tilfælde er olietilgangsledningen hensigtsmæssigt fastgjort på denne sideflade, så at krydshovedets samlede højde er upåvirket af tilgangsledningens anbringelse på stempelstangen, hvilket er af betydning for stempelstangspak-30 dåsens højdemæssige beliggenhed.

Den stempelstangsoptagende udsparing i krydshovedets øvre del er sædvanligvis udformet midt på lejet og er afgrænset i aksial retning af to lejeendede-le, der forløber rundt langs den øvre del af krydsho-35 vedtappens periferi. Det er med opfindelsen erkendt, at det for krydshovedets dimensionering centrale krav om DK 167076 B1 4 størst muligt lejeareal kun gælder for lejets nedre del, og at lejearealet i lejets øverste del blot skal være tilstrækkelig til at holde krydshovedtappen på plads i lejet, hvis den tilhørende motorcylinder kører 5 kompressionsløs. De to lejeendedele har den nødvendige styrke til at holde tappen på plads, når den aksiale bredde af hver lejeendedel andrager fra 15 til 30% af bredden af lejefladen i lejets nedre del, idet den radiale højde af lejeendedelene tilpasses den valgte 10 bredde.

De små krav til lejeareal i krydshovedets øverste del kan udnyttes til at frembringe en god understøtning af det forholdsvis tunge olietilgangsrør, uden at understøtningen øger den aksiale længde af selve lets jet ved at krydshovedet i en foretrukken udførelsesform er ejendommeligt ved, at mindst en af lej eendedelene har en sådan udsparing i sin aksiale yderside, at et stykke af krydshovedtappens midterafsnit er frilagt, at en bærekonsol for olietilgangsledningen er fastgjort på 20 det frilagte stykke af krydshovedtappen, og at olietilgangsledningen er båret af konsollen og har et endestykke, der er fikseret ved olietilgangsåbningen (15) i stempelstangens nedre ende.

Opfindelsen vedrører endvidere en stempelstang 25 til brug i forbindelse med et krydshoved af ovennævnte art, hvor stempelstangen har en central langsgående boring, som udmunder i undersiden af stempelstangen. Stempelstangen fremstilles som en separat enhed, der kan monteres på krydshovedtappen, og den er ifølge op-30 findelsen ejendommelig ved, at den centrale boring står i forbindelse med en nær bunden beliggende tværboring, der leder til en olieafgangsåbning i en sideflade bestemt til forbindelse med en olieafgangsledning, og at stempelstangen har en olietilgangskanal, som fra en 35 olietilgangsåbning i en sideflade bestemt til forbindelse med en olietilgangsledning fører til en udmunding DK 167076 B1 5 i undersiden af stempelstangen. Som følge af sin enkle udformning med en gennemgående central boring med en tværboring og en kanal, der kan udformes som en radial boring, der går over i en aksial boring, er stempel-5 stangen enkel at fremstille.

Tværboringen i stempelstangens fod kan hensigtsmæssigt være gennemgående fra olieafgangsåbningen til olietilgangsåbningen, så at foden er så symmetrisk som muligt, hvilket hindrer udbøjning af stempelstangen som 10 følge af uensartet stivhed i foden. Forbindelsen mellem tilgangs- og afgangskanalen kan så være afspærret af en bøsning, som understøtter et rør i den centrale boring og strækker sig op forbi tværboringen.

Udførelsesformer for opfindelsen beskrives her-15 efter nærmere med henvisning til den meget skematiske tegning, hvor fig. 1 i perspektivbillede illustrerer et krydshoved og det nederste stykke af en stempelstang ifølge opfindelsen, 20 fig. 2 et tværsnit gennem krydshovedet og stem pelstangen i fig. 1, fig. 3 et aksialt snit gennem det nederste stykke af en stempelstang ifølge opfindelsen, fig. 4 et tværsnit efter linien IV-IV i fig. 3.

25 fig· 5 et ovenfra set billede af en anden udfø relsesform for et krydshovedleje og det nederste stykke af en stempelstang ifølge opfindelsen, hvor krydshoved-tappen for overskueligheds skyld er udeladt, fig. 6 et deltværsnit efter linien VI-VI gennem 30 plejlstangen og lejet i fig. 5, fig. 7 et tværsnit gennem det nederste stykke af stempelstangen, og fig. 8 stempelstangen i fig. 7 set nedefra.

Det' i fig. l og 2 viste krydshoved omfatter en 35 krydshovedtap med et cylindrisk midterafsnit 1, der er drejeligt understøttet i et med plej Istangen 2 DK 167076 B1 6 fast forbundet krydshovedleje omfattende en underpart 3 og en overpart 4, og to cylindriske endeafsnit 5 til lejring i ikke viste guidesko for overføring af tværgående kræfter til motorens stativ. De to endeaf-5 snit 5 ligger i umiddelbar aksial forlængelse af midterafsnittet og er ud i ét stykke hermed.

Krydshovedtappens midterafsnit 1 har en opad-vendende plan flade 6, hvorpå stempelstangen 7 kan anbringes for fastboltning til tappen ved hjælp af fire 10 bolte 8, der går gennem fire boltehuller i en nedre fod eller flange 9 på stempelstangen.

Under motorens drift udfører plejIstangen 2 og lej eparterne 3, 4 en oscillerende bevægelse omkring krydshovedtappens længdeakse, og af hensyn til denne 1-5 bevægelse er lej eoverparten 4 udført med en gennemgående udsparing, der giver passage for stempelstangen 7. Udsparingen er nedadtil afgrænset af to aksialt gennemgående lejeafsnit 10, som i overpartens underside hver har tre opadgående gevindhuller for sammenboltning 20 med underparten. Ved at foretage s ammenbol tningen nedefra og op gennem underparten undgås opadragende boltehoveder på lejeafsnittet 10's overside, og sammenspændingen med tre bolte i hvert afsnit 10 muliggør, at afsnittet udformes med ringe højde, så at udsparingen i 25 overparten bliver dyb.

Stempelstangens flange 9 har, som det også ses i fig. 3 og 4, to på modsatte sider af flangen beliggende sideflader 11, 12, der vender i motorens tværretning. En kanal i form af en tværboring 13 og 30 en aksial boring 14 strækker sig fra en olietilgangsåbning 15 i sidefladen 11 til en udmunding 16 i stempelstangens underside. Udmundingen 16 ligger lodret over en oliefordelingskanal 17 i krydshoved-tappen til fordeling af smøreolie til de enkelte smø-35 resteder i krydshovedet og til en smørekanal 18 i plej Istangen.

DK 167076 B1 7

En olietilgangsledning 19 med en tilslutningsflange 20 er spændt fast på sidefladen 11 ved hjælp af fire skruer eller bolte 21. Den modsatte ende af ledningen 19 er fastholdt i forhold til motorstati-5 vet, og det mellemliggende ledningsstykke kan være et teleskoprør eller ledforbundne rørstykker, der kan optage krydshovedets bevægelser i forhold til motorstativet.

En central langsgående boring 22 i stempel-1 o stangen udmunder i krydshovedpindens oliefordelingskanal 17 og er på sit nederste stykke forsynet med indvendigt gevind 23, hvori en med udvendigt gevind forsynet bøsning 24 er iskruet. Bøsningen bærer et centralt i boringen indsat rør 25 og afspærrer nedadtil 15 den ringformede kanal 26, der ligger rundt om røret 25. En tværboring 27 forbinder kanalen 26 med en olieafgangsåbning i sidefladen 12, hvortil en olieafgangsledning 28's tilslutningsflange 29 er fastgjort. Olieafgangsledningen er forbundet med motorens 20 stativ og er udført længdeforanderlig på tilsvarende vis som tilgangsledningen 19. Olie kan strømme til stemplet gennem røret 25 og bort fra stemplet gennem kanalen 26, boringen 27 og ledningen 28.

Lejeafsnittet 10 har i midten af oversiden en 25 reces 30 med en dybde, der vokser i retning bort fra krydshovedtappen. Recessen 30 sikrer, at den på stempelstangen forbundne ledning 19 eller 28 ikke støder mod yderkanten af lejeafsnittet 10, når dette under lejets oscillerende bevægelse bevæges op mod stem-30 pelstangen og ledningen.

Oliestrømningerne til og fra krydshovedet er antydet med pile i fig. l, hvor tilgangs- og afgangsledningerne for overskueligheds skyld er vist i afmonteret stand.

35 Oliefordelingskanalen i krydshovedtappen kan na turligvis have andre udformninger end den viste, når DK 167076 Bl 8 blot kanalen står i forbindelse med tilgangskanalen i stempelstangen og eventuelt med den nedre ende af røret 25.

Nedenfor beskrives en anden udførelsesform for 5 et krydshoved og en stempelstang ifølge opfindelen, hvor detaljer af samme art som ovenfor gives samme henvisningstal uden yderligere beskrivelse.

Som det ses i fig. 5 og 6 er overparten 4's to lejeafsnit_ 10 stift forbundet gennem to lejeendedele 10 31, der kan støtte krydshovedtappen opadtil og afgræn ser den centrale udsparing. Lejeendedelen 31 er vist med en aksial bredde svarende til ca. 18% af lejets bredde, der svarer til længden af krydshovedtappens midterafsnit. Når lejeendedelens bredde ligger i inter-15 vallet fra 17 til 25% af lejets bredde, er lejearealet af passende størrelse samtidig med, at lejeendedelene har passende radial højde.

Lej eendedelen 31 er udformet med en udsparing i sin aksiale yderside, så at lejeendedelen ligger ak-20 sialt indrykket i forhold til lejeunderparten 3. I denne udsparing har krydshovedtappen en plan nedfræset anlægsflade for en konsol 32, der er fastgjort til tappen ved hjælp af bolte 33 og bærer et koblingshus 34, hvortil olietilgangsledningen 19 og et til olie-25 tilgangsåbningen i stempelstangen førende rørendestykke 35 er fastgjort. Da konsollen 32 optager de fra tilgangsrøret stammende tyngde- og accelerationsbelastninger kan rørendestykket være af forholdsvis spinkel konstruktion, som ikke overfører væsentlige belastninger 3 o til stempelstangen.

I forhold til sin aksiale udstrækning kan lejet optage en meget stor belastning. Da olietilgangsrøret ved enden af konsollen 32 er forsat i forhold til motorens længdeakse kan det passere op ved siden af mo-35 torcylindrene, også selv om disse for at udnytte krydshovedets korte udstrækning i længderetningen er anbragt tæt på hinanden.

Claims (9)

1. Krydshoved og stempelstang (7) til en totakts stempelmotor omfattende et til plej Istangen (2) fastgjort krydshovedleje af den art, der har en krydsho-vedtap med et midterafsnit (1), der over hovedsagelig 25 hele sin længde er understøttet i lejet, og to endeafsnit (5), som er lejret i hver sin guidesko, og hvor lejet har en opadvendende udsparing, og krydshovedtap-pen har en flade (6) til understøtning af undersiden af stempelstangens nedre ende, der passerer gennem udspa-30 ringen i lejet, samt en olietilgangsledning (19), som kan levere olie til en oliefordelingskanal (17) i krydshovedet og er fastholdt i forhold til motorstativet i den ene ende, kendetegnet ved, at olietilgangsledningen (19) leder til stempelstangens 35 nedre ende ud for en tilgangsåbning (15), som gennem en kanal (13, 14) i stempelstangen (7) er forbundet med fordelingskanalen (17) i krydshovedet. DK 167076 B1 10

2. Krydshoved og stempelstang ifølge krav 1, hvor stempelstangen (7) har en nedre flange (9) med en sideflade (11), der under motorens drift i det væsentlige er beliggende i udsparingen i lejet, kende- 5 tegnet ved, at olietilgangsledningen (19) er fastgjort på den nedre flanges sideflade (11).

3. Krydshoved og stempelstang ifølge krav l, hvor den stempelstangsoptagende udsparing i krydshoved-lejets øvre del er udformet midt på lejet og er afgræn- 10 set i lejets aksialretning af to lejeendedele (31), der forløber rundt langs den øvre del af krydshovedtappens periferi, kendetegnet ved, at mindst én af lejeendedelene (31) har en sådan udsparing i sin aksia-le yderside, at et stykke af krydshovedtappens midter- T5 afsnit (1) er frilagt, at en bærekonsol (32) for olietilgangsledningen (19) er fastgjort på det frilagte stykke af krydshovedtappen, og at olietilgangsledningen (19) er båret af konsollen og har et endestykke (35), der er fikseret ved oliet ilgangs åbningen (15) i stem- 2o pelstangens nedre ende.

4. Krydshoved og stempelstang ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den aksiale bredde af hver lejeendedel (31) andrager fra 15 til 30%, fortrinsvis fra 17 til 25% af bredden af lejefladen i le- 25 jets nedre del.

5. Krydshoved og stempelstang ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at det aksialt gennemgående lejeafsnit (10), der afgrænser udsparingen nedadtil, har en opadvendende reces (30) med 30 en dybde, der vokser i retning bort fra krydshovedtappen.

5 En bøsning 36 er presset ind i boringen 22 og støtter den nedre ende af røret 25. Bøsningen 36 har en opstående krave 37, som på olietilgangssiden spærrer for tværboringen, mens den på olieafgangssiden har en gennemboring 38, der sætter kanalen 26 i forbindelse 10 med olieafgangsåbningen 39. Bøsningen har et nedre afsnit 40, der rager ned i oliefordelingskanalen 17 og er forsynet med tilgangsslidser 41, hvis størrelse regulerer oliestrømmen til stemplet. Rørendestykket 35 har en styreflange 42, som er fastgjort til flangen 9 15 for positionering af tilgangsrørets afslutning i forhold til olietilgangsåbningen.

20 PATENTKRAV

6. Stempelstang til brug i forbindelse med et krydshoved ifølge et af kravene 1-5, hvor stempelstangen (7) har en central langsgående boring (22), som 35 udmunder i undersiden af stempelstangen (7), kendetegnet ved, at den centrale boring står i DK 167076 B1 11 forbindelse med en nær bunden beliggende tværboring (27) , der leder til en olieafgangsåbning i en sideflade (12) bestemt til forbindelse med en olieafgangsledning (28) , og at stempelstangen (7) har en olietilgangskanal 5 (13, 14), som fra en olietilgangsåbning (15) i en side flade (11) bestemt til forbindelse med en olietilgangsledning (19) fører til en udmunding (16) i undersiden af stempelstangen.

7. Stempelstang ifølge krav 6, kendeteg-10 net ved, at det nederste stykke af stempelstangens centrale boring (22) har indvendigt gevind (23) til forbindelse med et udvendigt gevind på en bøsning (24) til understøtning af et centralt rør (25) i boringen.

8. Stempelstang ifølge krav 6, kendeteg-15 net ved at det centrale rør (25) i boringen er understøttet af en i bunden af den centrale boring indpresset bøsning (36).

9. Stempelstang ifølge krav 7 eller 8, kendetegnet ved, at tværboringen går tværs gennem 20 stempelstangen fra olietilgangsåbningen (15) til olieafgangsåbningen, og at bøsningen (36) strækker sig op forbi tværboringen og afspærrer forbindelsen mellem olietilgangskanalen (13, 14) og ringkanalen (26) uden om røret (25). 25